Oamenii de știință au identificat o formă unică de comunicare celulară care are loc în creierul uman, dezvăluind cât de mult mai avem de învățat despre funcționarea sa misterioasă. Această descoperire sugerează că creierele noastre ar putea fi unități de calcul chiar mai puternice decât ne-am dat seama.
În 2020, cercetătorii de la institute din Germania și Grecia au raportat un mecanism în celulele corticale exterioare ale creierului care produce un semnal „gradat” nou, care ar putea oferi neuronilor individuali o altă modalitate de a-și îndeplini funcțiile logice.
Noi mecanisme de semnalizare în neuroni
Prin măsurarea activității electrice în secțiuni de țesut prelevate în timpul intervențiilor chirurgicale pe pacienți cu epilepsie și analizând structura acestora folosind microscopie fluorescentă, neurologii au descoperit că celulele individuale din cortex utilizau nu doar ionii de sodiu obișnuiți pentru a „trage”, ci și calciu. Această combinație de ioni încărcați pozitiv a declanșat valuri de tensiune care nu au fost văzute niciodată înainte, denumite potențiale de acțiune dendritică mediate de calciu, sau dCaAP-uri.
Creierele – în special cele umane – sunt adesea comparate cu computerele. Analogia are limitele sale, dar la anumite niveluri ele îndeplinesc sarcini în moduri similare. Ambele folosesc puterea tensiunii electrice pentru a efectua diverse operațiuni. În computere, aceasta este sub forma unui flux simplu de electroni prin intersecții numite tranzistoare. În neuroni, semnalul este sub forma unui val de canale de deschidere și închidere care schimbă particule încărcate, cum ar fi sodiul, clorul și potasiul. Acest puls de ioni în mișcare se numește potențial de acțiune.
„Dendritele sunt centrale în înțelegerea creierului, deoarece ele sunt la baza a ceea ce determină puterea de calcul a neuronilor individuali”, a declarat neurologul Matthew Larkum de la Universitatea Humboldt pentru American Association for the Advancement of Science în ianuarie 2020.
Potențialul descoperirii pentru viitor
Dendritele sunt luminile de trafic ale sistemului nostru nervos. Dacă un potențial de acțiune este suficient de semnificativ, acesta poate fi transmis către alți nervi, care pot bloca sau transmite mesajul. Aceasta este baza logică a creierului nostru – unde valurile de tensiune pot fi comunicate colectiv în două forme: fie un mesaj AND (dacă x și y sunt declanșate, mesajul este transmis); fie un mesaj OR (dacă x sau y este declanșat, mesajul este transmis).
Nu există un loc mai complex pentru acest proces decât în secțiunea exterioară densă și încrețită a sistemului nervos central uman; cortexul cerebral. Straturile a doua și a treia sunt deosebit de groase, pline de ramuri care îndeplinesc funcții superioare pe care le asociem cu senzația, gândirea și controlul motor.
Aceste descoperiri sugerează că LCS este mult mai mult decât un simplu lichid care elimină sistemul de „deșeuri” al corpului și este, în schimb, un important purtător de semnale. Cu toate acestea, există multe lucruri pe care încă le descoperim despre fluxurile de lichide din creier.
„Împreună, aceste descoperiri oferă un nou mecanism care leagă sistemele nervoase central și periferic”, scriu neurocercetătorii Andrew Russo de la Universitatea din Iowa și Jeffrey Iliff de la Universitatea din Washington, într-o perspectivă care însoțește studiul.
